第4章 短路计算及电器的选择校验 供配电技术 教学课件

式中， 为绝缘子的最大允许载荷，可由有关手 册或产品样本查得；
（3）母线的动稳定度效验条件
式中
为母线的最大允许应力：
硬铜母线(TMY) 型,
硬铝母线(LMY型)
,
为母线最大计算应力，计算如下
(三)对短路计算点附近交流电动机反馈冲击电流 的考虑
当短路计算点附近所接交流电动机的额定电流 之和超过供配点系统短路电流的1%时，按GB500541995《低压配电设计规范》规定，应计入电动机反 馈电流的影响。由于短路时电动机端电压聚降致使 电动机因定子电动势反高于外施电压而向短路点反 馈电流，从而是短路计算点的短路冲击电流增大。
因此
三相短路电流主要用于选择电气设备。 两相短路电流主要用于相间短路保护的灵敏度效 验。 单相短路电流主要用于单相短路保护的整定及单 相短路热稳定度的效验。
第四节 短路电流的效应与效验
一、短路电流的电动效应与动稳定度效验 （一）短路电流的电动效验
处于空气中的两平行直导体间所产生的电磁 互作用力即电动力F（N）为：
如果不计电阻，则三相短路周期分量有效值为：
三相短路容量：
如只有开断电流数据，则其断流容量可按下式计算：
1、电力系统的阻抗
2、电力变压器的阻抗 （1）电力变压器的电阻可由变压器的短路损耗
近似地计算。
（2）电力变压器的电抗可由变压器的阻抗电压 （即短路电压）近似地计算。
3、电力线路的阻抗 （1）电力线路的电阻
1、为了正确的选择电气设备，使设备具有足 够的动稳定性和热稳定性，以保证在通过可能最 大的短路电流时也不致损坏，必须进行短路电流 计算。
2、为了选择切除短路故障的开关电器、整定 作为短路保护的继电保护装置和选择限制短路电 流的元件（如电抗器）等，也必须计算短路电 流。
短路电流计算步骤： 首先绘出计算电路图，确定短路计算点，如图1所示。
四、两相短路电流计算
在无限大容量系统中发生两相短路时，其两相短 路电流周期分量有效值（简称“两相短路电流”）为：
四、两相短路电流计算 在无限大容量系统中发生两相短路时，其两相短路
电流周期分量有效值（简称“两相短路电流”）为：
如果只计电抗，则两相短路电流为：
其他两相短路电流都可按前面三相短路的对应短路电 流的公式计算。
关于两相短路电流 与三相短路电流的关系， 可由
及
求得。
故
五、单相短路电流的计算 在大接地电流系统或三相四线制系统中发生单
相短路时,根据对称分量法可求得其单相短路电流为：
在工程设计中，可利用下式计算单相短路电流， 即
单相短路电流与三相短路电流的关系如下：
单相短路电流：
三相短路电流：
因此
由于远离发电机发生短路时，
不变，所以
（二）短路电流非周期分量 短路电流非周期分量是由于短路电路存在电感，
以维持短路初瞬间（ t=0时）电流不致突变。短路 电流非周期分量按指数函数衰减，其表达式为：
式中，τ为短路电路的时间常数。
(三)短路全电流 任一瞬间的短路全电流为其周期分量与其非周期
分量之和，即
（四）短路冲击电流 由短路全电流曲线可以看出，短路后经过半个周
二、短路电流的热效应与热稳定度效验
（一） 短路电流的热效应
当线路发生短路时，短路电流将使导体温度迅速升 高。可近似地认为在短路时间内导体与周围介质是绝热 的,短路电流在导体中产生的热量，完全用来使导体温 度升高。
“短路发热假想时间”tima,假设在此时间内以恒定 的短路稳定电流 通过导体产生的热量，恰好与实际短 路电流IK或IK(t)在实际短路时间内通过导体所产生的热 量相等.
第四章 短路计算及电器的选择校验
第二节 无限大容量电力系统
发生三相短路时的物理过程和物理量
一、无限大容量电力系统及三相短路的物理过程
无限大容量电力系统，就是容量相对于用户内部供 配电系统容量大的电力系统，以致用户的负荷不论如何 变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线的电压 能基本维持不变。
期（即t=0.01s），短路电流瞬时值达到最大值。短 路过程中的最大短路电流瞬时值，称为“短路冲击电 流”，用表ish示。
短路冲击电流按下式计算：
高压电路发生三相短路时
低压电路和1000KVA及以下变压器二次侧发生 三相短路时，
五、短路稳态电流 无限大容量系统中：
第三节 无限大容量电力系统中的短路电流计算 一、短路电路计算概述
在实际的用户供电设计中，当电力系统总阻值不超 过短路电路总阻值的5%-10%，或者电力系统容量超过用 户（含企业）供配电系统容量的50倍时，可将电力系统 视为“无限大容量电源”。
对一般企业供配电系统来说，可将电力系统看作无 限大容容量系统中，由于系统母线电压维持
图1 计算电路图
绘出等效电路图，如图2所示。
图2 计算电路图
短路电流计算的常用方法： 1、欧姆法（又称有名单位制法） 2、标幺制法（又称相对单位制法）。
二、采用欧姆法进行三相路计算 无限大容量系统中,三相短路电流周期分量
有效值：
在高压电路的短路计算中，一般只计电抗，不计电 阻。
在低压电路的短路计算中，只有当短路电路的 R∑＞X∑/3时才需计电阻。
如果三相线路中发生两相短路，则两相短路冲击电 流（A）过两相导线产生的电动力（N）为最大，其电 动力为：
如果三相电路中发生三相短路，则三相短路冲击电 流（A）在中间相所产生的电动力（N）最大，其电动 力为：
上式代入即得：
(二)短路动稳定度的效验 （1）一般电器的动稳定度效验条件
（2）绝缘子的动稳定度效验条件
基准值的确定： 基准容量Sd ：工程取 基准电压Ud ：通常取
基准电流计算：
基准电抗计算：
元件的电抗幺值的计算：
1）电力变压器的电抗标幺值 2）电力变压器的电抗幺值 3）电力线路的电抗标幺值
特点：由于各元件电抗均采用相对值，与短路 计算点电压无关，因此无需进行电压换算。
三相短路周期分量有效值的标幺值： 三相短路电流周期分量有效值： 利用前面的公式计算其他短路电流
（2）电力线路的电抗
必须注意：计算短路电路的阻抗时，假如电路内 含有电力变压器，则电路内各元件的阻抗都应统一换 算到短路点的短路计算电压去。阻抗等效换算的条件 是元件的功率损耗不变。
因此阻抗换算公式为：
三、采用标幺制法进行三相短路计算 某一物理的标幺值,为该物理量的实际值A与所选
定的基准值比值，即